提高光栅莫尔条纹CCD采集质量的噪声处理

为提高CCD采集的光栅莫尔条纹信号质量,采用相关双采样法对CCD采集的莫尔条纹信号进行噪声处理,通过对相关双采样原理进行建模和仿真,验证了此方法在噪声相关程度越大的情况下,对噪声的抑制越好.采用一款内部带有相关双采样电路的AD转换器对CCD输出信号进行采集,使用FPGA产生CCD驱动时序、AD驱动时序和配置时序.使用Verilog HDL语言和Quartus Ⅱ软件进行时序程序编写和仿真,仿真结果表明了设计的正确性,因此相关双采样去噪法可以应用在莫尔条纹的采集系统中以提高莫尔条纹的信号质量.     

基于可交换带通滤波器的CDS新方法

众所周知,随着CCD的不断发展,应用场合的逐渐扩大,噪声已经成为CCD进一步发展的障碍。噪声是CCD的重要参数,它是决定信噪比的主要因素之一。课题针对现有相关双采样技术的局限性,提出了一种新的双采样形式,这就是基于可交换带通滤波器的CDS新方法。对于这种方法,从白噪声和1/f噪声两个方面进行了探讨。为进一步验证这种新方法的特点,课题对此建立了数学模型并进行了仿真,这种模型充分考虑到了采样时刻信号的动态特性,较之其它方法更具实际意义。课题寻求了一种抑制CCD输出噪声的新方法,这种方法较之现存的相关双采样技术具有稳定性高、制作成本低、便于与A/D转换器连接等优点。这是对抑制CCD的输出噪声进行的一次有益尝试,将对提高CCD输出信号的信噪比起到积极的促进作用。     

使用可交换带通滤波器的双相关采样法

提出了一种使用可交换带通滤波器的新的双相关采样（CDS）法。该方法使用具有可调频特性的动态带通滤波器,按照像素的读出顺序改变滤波器的参数,提取信号并使得相应的噪声带宽保持较低。根据给定的CCD输出噪声的特点和像素的读出频率,建立了数学模型来模拟系统的信噪比。最后,对噪声进行了模拟实验,给出了实验结果,并与传统CDS方法进行了对比。结果表明,白噪声的噪声值降低到一个平台上,并且持续大约10～15μs,当t=39μs时,输出噪声要比稳态时低。实验结果表明,这种方法较之现存的相关双采样技术具有稳定性高、制作成本低、便于与A／D转换器连接等优点。     

高分辨力遥感相机视频处理的温度适应性设计

对遥感相机成像电子学系统进行了温度适应性设计,以使其在温度大范围变化时或电路存在局部温差时均能实现高质量成像.分析了成像链路中的温度延时因素,提出了温度适应性设计方案和相关双采样( CDS)位置的初始精密对准方法,并进行了实验验证.该方法将CCD驱动器的输出经分压整形处理后作为双采样信号的时序基准,从而使双采样信号具备...     

工业线阵CCD相机系统测试与噪声评估

为了快速评价工业线阵CCD相机质量,本文选择信噪比为评价因子,建立了测试系统,研究了基于相机输出图像测试相机噪声的方法。分析了线阵CCD相机的噪声,建立了一个基于固定模式和随机噪声的信噪比计算模型,并分析了相关双采样(CDS)过程对电源噪声的影响。设计了一套适于工业场所的相机快速信噪比测试系统,结合理论分析数据和实际测试图像数据,提出了仅通过输出的8bit图片计算各噪声参数的方案。最后,对测试系统引入的光源不均匀性噪声进行了讨论,并证明该实验平台光源符合工业标准EVM1288要求。实验结果表明:当相机模数(AD)转化设置为8.7dB时,输出信噪比可达44dB;若排除光源干扰,输出信噪比可达46dB。该方案简便快捷,满足工业现场对相机信噪比评估的要求。     

TDICCD相机的低噪声视频处理技术

建立了TDICCD相机系统的噪声模型,分析了TDICCD视频信号读出复位噪声的产生机理,讨论了相关双采样技术的工作原理;给出了TDICCD相机视频处理电路各个组成部分的设计,并进行了分析。在此基础上设计了科学级TDICCD相机。实验结果表明,该视频处理电路在本身引入噪声较小的同时,有效地抑制了暗电流噪声、复位噪声、1／f噪声等,数据输出速率在55MHz时,整机信噪比（S／N）在50dB以上。     

行间转移大面阵CCD相机的Smear噪声实时去除

针对面阵CCD成像过程中产生的Smear特有噪声,以行间转移面阵CCD为例,提出了利用行间转移面阵CCD暗像元区域提取Smear的方法.介绍了行间转移面阵CCD的工作原理以及Smear产生机理,分析了Smear噪声的组成,利用相关双采样,哑像元校正等方法消除了Smear中的KTC噪声及暗电流噪声.提出了基于中值的快速均值滤波方法,消除了光粒子散粒噪声.最后,利用差分方法将滤波后的Smear从原始图像数据中减除,并采用双三次插值对消除Smear后的图像区域进行补偿.设计了以现场可编程门阵列+数字信号处理器(FPGA+ DSP)为核心处理器件的硬件实时处理系统,当相机工作在最高速工况3 frame/s时,系统可在1.265 ms内完成Smear提取及滤波,消除Smear后的图像区域灰度方差减小了95.34°.经过成像实验验证,该系统集成度高,满足实时需要,彻底消除了Smear噪声.     

用于动态目标跟踪的面阵CCD成像系统

采用面阵CCD ICX415AL作为传感器件,设计了一种新型的用于动态目标跟踪的面阵CCD成像系统.成像系统对两片面阵CCD进行光学拼接,使其完全共面,从而保证在目标分辨率不变的情况下使视场角增加一倍,满足了大视场搜索目标的要求.在介绍面阵CCD ICX415AL的结构和特点的基础上,完成了ICX415AL的时序电路和功率驱动电路的设计,并采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比.为了获得好的成像质量,对所设计的系统进行了辐射定标.根据文中的定标实验数据,确定了最佳的动态范围和工作点.实验结果表明:在曝光时间为0.192～0.72 ms时,成像系统工作正常,在曝光时间为0.32 ms时,成像系统动态范围最大.整个系统采用现场可编程门阵列(FPGA)作为核心控制器件,完成自上而下的模块化设计,实现了硬件设计的软件化,提高了开发效率.     

高分辨力遥感相机CCD采样位置自适应补偿技术

由于受温度变化的影响,高分辨力遥感相机焦平面CCD采样信号的相位会发生变化,采样位置的温度漂移会严重影响图像的信噪比、动态范围等,甚至会造成图像无法正常显示。为了解决采样位置随温度漂移的问题,对高分辨力遥感相机CCD采样位置进行了自适应补偿设计,首先对CCD采样信号的初始位置进行精密调节,然后设计了自适应补偿电路,通过对功耗的控制使各驱动芯片温度基本一致,CCD信号与采样信号在温度变化上具有跟踪性,在动态上保证CCD信号采样位置的准确性,从而保证图像信噪比的稳定性。实验表明,利用该方法,相关双采样信号的初始位置调节精度小于0.039 ns;在卫星在轨温度范围内,相关双采样信号延时最大值为0.46 ns,保证了相机的高质量成像,满足航天应用需要。     

电荷耦合器件(CCD)在扫描相机中的应用

本文讨论了GZ105型CCD扫描相机的工作原理、主要性能及电路设计的原理。为了抑制复位噪声和时钟脉冲干扰,很好的提取图像信号,GZ105型CCD扫描相机采用了相关双采样(CDS)方法,给出了CDS方法的原理电路和试验数据。最后给出了GZ105型扫描相机的整机试验结果。     

帧转移型面阵CCD驱动电路的设计

本文采用帧转移型面阵CCD FT18作为传感器件,设计了一种高帧频大面阵CCD的驱动电路。这种高速驱动电路能够保证在跟踪视频不变的情况下增加成像系统的视场角,满足了大视场搜索目标的要求。本文在介绍面阵CCD FT18的结构和特点的基础上,完成了FT18的时序电路和功率驱动电路的设计,并采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比。系统在设计完后进行了辐射定标,从定标实验数据可以看出CCD响应度为线性,验证了驱动电路工作正常。整个系统采用现场可编程门阵列（FPGA）作为核心控制器件,完成自上而下的模块化设计,实现了硬件设计的软件化,提高了开发效率。     

用于动态目标跟踪的面阵CCD成像系统的研究

本文采用面阵CCD ICX415AL作为传感器件,设计了一种用于动态目标跟踪的面阵CCD成像系统。成像系统对两片面阵CCD进行光学拼接,使它们完全共面,这样可以在保证目标分辨率不变的情况下使视场角增加一倍,满足了大视场搜索目标的要求。本文在介绍面阵CCD ICX415AL的结构和特点的基础上,完成了ICX415AL的时序电路和功率驱动电路的设计,并采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比。为了获得好的成像质量,系统在设计完后要进行辐射定标,根据本文中的定标实验数据,确定了最佳的动态范围和工作点。整个系统采用现场可编程门阵列（FPGA）作为核心控制器件,完成自上而下的模块化设计,实现了硬件设计的软件化,提高了开发效率。     

TDI-CCD图像传感器的噪声分析与处理

为提高TDI-CCD的工作性能,根据TDI-CCD器件的工作原理,较完整地分析了TDI-CCD图像的噪声组成,给出了其噪声的详细分类。TDI-CCD 的噪声主要来自两个方面,一个是TDI-CCD器件本身所固有的噪声,如霰粒噪声、非均匀性噪声、暗电流噪声、固定图形噪声、转移噪声等,另一个是TDI-CCD工作过程中的各种噪声干扰,如复位噪声和1/f噪声等。根据各种噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术,并针对KTC噪声,给出了双相关采样电路处理方式,提高了器件的信噪比,输出信噪比达到53.8 dB。     

科学级CCD相机的噪声分析及处理技术

为了降低科学级CCD相机的噪声,提高相机的成像质量,针对不同的噪声源,根据相应的噪声产生原理,设计了实用的噪声抑制电路和处理电路.应用于选用DALSA IL-E2型TDI-CCD 图像传感器自己开发的科学级CCD 相机,有效地降低了暗电流噪声,消除了复位噪声对真正信号的影响,使相机的成像质量得到提高.通过实验证明,该科学级CCD相机的输出信噪比能达到50 dB.     

开式叶轮气动噪声信号离析方法和运用

比较了同工况下开式叶轮气动噪声声压信号的测量结果,发现不论是在时域还是在频域上都存在较大的浮动。若采用旋转机械常用的时域同步平均法处理噪声信号,不仅需要另外安装锁相装置,还会过滤了宽频噪声信号以及使得其它非谐频信号的幅值失真。为了离析出稳定且正确的开式叶轮气动噪声信号,本文提出了一种无须安装锁相装置同时又能解决上述问题的信号处理方法,并从理论和实际运用中验证此方法的可行性。进一步分析了开式叶轮气动噪声尖峰间距特征和叶片固有频率对噪声幅值的影响。为了避免物理设备的误差,本文提出用尖峰区域下的占空比来区分旋转噪声和宽频噪声,在此基础上,计算了旋转噪声的能量在气动噪声中所占的比例和在频域下旋转噪声的能量分布。     

减压阀球形节流孔板降噪效果的数值研究

由于减压元件的节流作用,流体流经减压阀时压力降低,湍动程度增加,易引发剧烈噪声。在减压阀后设置降噪孔板是一种常用的降噪方式,具有经济简便,降噪效果优良的特点。提出一种球形降噪孔板,研究球形降噪孔板的设置方向及其锥角对过热蒸汽的流动特性和噪声声源的影响。借助Fluent软件,采用k-ε和宽频噪声模型,对在直角形多级套筒式减压阀后设置降噪孔板的流道进行数值模拟。在相同工况下,分析过热蒸汽的流动情况及声功率级,研究不同结构降噪孔板的降噪性能,为减压阀降噪措施的研究提供参考。     

CCD的Binning技术在光信号测量中的应用研究

为了降低CCD噪声,提高信噪比,根据噪声的特性,提出用CCD的Binning技术用于噪声的抑制。理论上推导了水平Binning和垂直Binning两种情况下信噪比提高的公式。利用MATLAB语言编程对垂直Binning的几种情况进行仿真,仿真结果表明,Binning可以有效提高信噪比,信噪比提高的理论值和计算值基本相符,对Binning可能带来的电荷饱和也进行了讨论。     

激光测距与跟踪系统低噪声电子设计方法

各种电子元器件,光电转换器件存在着各种各样的噪声,如散弹噪声、1/f噪声、热噪声在系统中还存在背景噪声等等.降低噪声,一直是提高系统作用距离的主要研制任务.本文以噪声的基本理论为基础,从工程的角度论证在激光测距与跟踪系统设计中主要的噪声源与低噪声设计方法.并以实例介绍了在工程中应用的前置放大器设计方法.     

Noise in off-axis type holograms including reconstruction and CCD camera parameters

Phase and amplitude images as contained in digital holograms are commonly extracted via a process called “reconstruction”. Expressions for the expected noise in these images have been given in the past by several authors; however, the effect of the actual reconstruction process has not been fully appreciated. By starting with the Quantum Mechanical intensity distribution of the off-axis type interference pattern, then building the digital hologram on an electron-by-electron base while simultaneously reconstructing the phase/amplitude images and evaluating their noise levels, an expression is derived that consistently describes the noise in simulated and experimental phase/amplitude images and contains the reconstruction parameters. Because of the necessity to discretize the intensity distribution function, the digitization effects of an ideal CCD camera had to be included. Subsequently, this allowed a comparison between real and simulated holograms which then led to a comparison between the performance of an “ideal” CCD camera versus a real device. It was concluded that significant improvement of the phase and amplitude noise may be obtained if CCD cameras were optimized for digitizing intensity distributions at low sampling rates.